JP2007159297A - High-frequency heating inverter apparatus - Google Patents

High-frequency heating inverter apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2007159297A
JP2007159297A JP2005352783A JP2005352783A JP2007159297A JP 2007159297 A JP2007159297 A JP 2007159297A JP 2005352783 A JP2005352783 A JP 2005352783A JP 2005352783 A JP2005352783 A JP 2005352783A JP 2007159297 A JP2007159297 A JP 2007159297A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core
current
conductors
pair
holes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005352783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Miyazaki
力 宮崎
Shigechika Kawashima
茂義 川嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyaden Co Ltd
Original Assignee
Miyaden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miyaden Co Ltd filed Critical Miyaden Co Ltd
Priority to JP2005352783A priority Critical patent/JP2007159297A/en
Publication of JP2007159297A publication Critical patent/JP2007159297A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-frequency heating inverter apparatus having a simple constitution, electrically balancing currents flowing in the switching elements, and surely preventing the switching elements from damages. <P>SOLUTION: The high-frequency heating inverter apparatus comprises a plurality of arms, bridge-connected and having the semiconductor switching elements, and current-balancing means connected between a common terminal and each switching means. The current-balancing means are each provided with a core having a plurality of through holes that form at least four openings and a pair of conductors inserted from one opening of each through hole of the core toward the other opening and connected in series between each through hole. A pair of the conductors is configured to set a current in the reverse direction in each through hole of the core. The core is formed by joining an E-type core and an I-type core or a pair of the E-type cores. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば高周波誘導加熱装置等として好適に使用可能な高周波加熱用インバータ装置に関する。   The present invention relates to an inverter device for high frequency heating that can be suitably used, for example, as a high frequency induction heating device.

従来、高周波誘導加熱を利用して丸鋸の台金に超硬チップをロウ付けする際に使用されるインバータ装置としては、例えば特許文献1に開示されているように、4個のスイッチング素子をフルブリッジに接続し、この各スイッチング素子にダイオ−ドを直列接続すると共に、ダイオ−ドに抵抗を並列接続したものが知られている。   Conventionally, as an inverter device used when brazing a cemented carbide chip to a circular saw base metal using high-frequency induction heating, for example, as disclosed in Patent Document 1, four switching elements are used. It is known that a full bridge is connected, a diode is connected in series to each of the switching elements, and a resistor is connected in parallel to the diode.

ところが、このインバータ装置は、スイッチング素子に直列接続されているダイオ−ドやスイッチング素子等に電気的特性値のバラツキがあると、並列接続された各スイッチング素子に流れる電流がアンバランスとなり、特定のスイッチング素子に大電流が集中して、該スイッチング素子が破損する場合がある。   However, in this inverter device, if there are variations in the electrical characteristic values of the diodes or switching elements connected in series to the switching elements, the current flowing through the switching elements connected in parallel becomes unbalanced, and A large current concentrates on the switching element, and the switching element may be damaged.

そこで、当出願人は、このような不都合を解消するために、特許文献2に示すインバータ装置を出願した。このインバータ装置は、並列接続された1対のスイッチング素子と、該スイッチング素子にそれぞれ直列接続された整流素子とを備え、スイッチング素子と整流素子との間を薄い銅板で接続すると共に、該銅板の枚数によって各スイッチング素子を流れる電流をバランスさせるようにしたものである。
実開平1−162779号公報 特開2000−278957号公報
Therefore, in order to eliminate such inconvenience, the present applicant applied for an inverter device shown in Patent Document 2. This inverter device includes a pair of switching elements connected in parallel and a rectifying element connected in series to each of the switching elements, and connects the switching element and the rectifying element with a thin copper plate. The current flowing through each switching element is balanced by the number of sheets.
Japanese Utility Model Publication No. 1-162779 JP 2000-278957 A

しかしながら、このようなインバータ装置にあっては、銅板の枚数調整によって各スイッチング素子に流れる電流をある程度バランスさせることができるものの、特に高周波の大電流が必要なインバータ装置や着脱可能な加熱コイルとのマッチングが取り難いインバータ装置等において、各スイッチング素子に流れる電流を効果的かつ確実にバランスさせることが難しく、スイッチング素子の破損が依然として生じ易いという問題点を有している。   However, in such an inverter device, although the current flowing through each switching element can be balanced to some extent by adjusting the number of copper plates, particularly with an inverter device requiring a high current at a high frequency or a detachable heating coil. Inverter devices and the like that are difficult to match, it is difficult to effectively and reliably balance the currents flowing through the switching elements, and the switching elements are still easily damaged.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成により各スイッチング素子に流れる電流を電気的にバランスさせて、各スイッチング素子の破損を確実に防止し得る高周波加熱用インバータ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-frequency circuit that can electrically prevent the current flowing through each switching element with a simple configuration and reliably prevent damage to each switching element. The object is to provide an inverter device for heating.

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、半導体スイッチング素子を有する複数のアームをブリッジ接続して構成されると共に、共通端子と各半導体スイッチング素子との間に電流バランス手段が設けられた高周波加熱用インバータ装置であって、前記電流バランス手段は、少なくと4つの開口を形成する複数の貫通孔を有するコアと、該コアの各貫通孔の一方の開口から他方の開口に向けて挿通されると共に各貫通孔間に直列状態で接続された一対の導体とを備え、前記一対の導体は、コアの各貫通孔部分において電流が逆方向に設定されていることを特徴とする。   In order to achieve this object, the invention according to claim 1 of the present invention is configured by bridge-connecting a plurality of arms having semiconductor switching elements, and a current is connected between the common terminal and each semiconductor switching element. An inverter device for high-frequency heating provided with balancing means, wherein the current balancing means includes a core having a plurality of through holes forming at least four openings, and from one opening of each through hole of the core to the other. And a pair of conductors connected in series between the through-holes, and the pair of conductors has a current set in the opposite direction in each through-hole portion of the core. It is characterized by.

また、請求項2に記載の発明は、前記コアが、E型コアとI型コアもしくは一対のE型コアを接合することにより、2つの貫通孔を有することを特徴とし、さらに、請求項3に記載の発明は、前記一対の導体が、複数枚の薄い銅板を積層することにより形成され、前記コアの貫通孔内で所定方向に対向配置されていることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that the core has two through-holes by joining an E-type core and an I-type core or a pair of E-type cores. The invention described in 1 is characterized in that the pair of conductors are formed by laminating a plurality of thin copper plates, and are disposed to face each other in a predetermined direction in the through hole of the core.

本発明の請求項1に記載の発明によれば、ブリッジ接続された各アームの共通端子と当該各アームの半導体スイッチング素子との間に、コアに設けられた複数の各貫通孔に一対の導体が電流方向が逆となるように直列状態で挿通された電流バランス手段が設けられているため、電流バランス手段に直列状態の複数のバランス部が形成され、並列接続状態の各アームに流れる電流がこの電流バランス手段の各バランス部で効果的にバランスされ、大電流時や加熱コイルのマッチング不具合時等に生じ易い電流のアンバランスを電気的に効率良く解消することができて、各半導体スイッチング素子の破損を確実に防止することができる。   According to the first aspect of the present invention, a pair of conductors are provided in each of the plurality of through holes provided in the core between the common terminal of each arm connected in a bridge connection and the semiconductor switching element of each arm. Current balance means inserted in series so that the current direction is reversed, a plurality of series balance parts are formed in the current balance means, and the current flowing through each arm in parallel connection is Each semiconductor switching element can be effectively balanced by each balance part of the current balance means, and can electrically and efficiently eliminate the current imbalance that is likely to occur when there is a large current or heating coil matching failure. Can be reliably prevented.

また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、コアがE型コアとI型コアもしくは一対のE型コアを接合することにより、2つの貫通孔を有する如く形成されているため、コアをE型コアやI型コア等の既存のコアの接合により簡単に形成できて、電流バランス手段の構成を簡略化して安価に形成することができる。   According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, the core joins the E-type core and the I-type core or the pair of E-type cores, thereby providing two through holes. Therefore, the core can be easily formed by joining existing cores such as an E-type core and an I-type core, and the configuration of the current balance means can be simplified and inexpensively formed.

さらに、請求項3に記載の発明によれば、請求項1または2に記載の発明の効果に加え、一対の導体が複数枚の薄い銅板を積層することにより形成されて、コアの貫通孔内で所定方向に対向配置されているため、薄い銅板の積層により各銅板の表層を流れる高周波電流により導体の電流容量を十分に確保できると共に、薄板の使用により例えば銅板の折り曲げが容易となって各導体の製造を簡単に行うこと等ができる。   Further, according to the invention described in claim 3, in addition to the effect of the invention described in claim 1 or 2, the pair of conductors are formed by laminating a plurality of thin copper plates, and the inside of the core through-hole is formed. Since the copper plates are arranged opposite to each other in a predetermined direction, the current capacity of the conductor can be sufficiently secured by the high-frequency current flowing through the surface layer of each copper plate by laminating the thin copper plates, and the use of the thin plate facilitates the bending of the copper plate, for example. The conductor can be easily manufactured.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3は、本発明に係わる高周波加熱用インバータ装置の一実施形態を示し、図1がその基本回路図、図2が電流バランス手段の回路図、図3がその具体的構造を示す正面図及び一部断面にした側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 3 show an embodiment of an inverter device for high-frequency heating according to the present invention, FIG. 1 is a basic circuit diagram thereof, FIG. 2 is a circuit diagram of current balance means, and FIG. 3 is a specific structure thereof. It is the side view made into the front view and the partial cross section.

図1において、インバータ装置1は、8個のアーム2a〜2hにそれぞれ接続された半導体スイッチング素子としての8個のIGBT3a〜3hを有している。各アーム2a〜2hは、2aと2b、2cと2d、2eと2f、2gと2hが直列接続され、アーム2a、2c、2e、2gの一端部が直流電源のプラス側の共通端子4aに接続され、アーム2b、2d、2f、2hの他端部が直流電源のマイナス側の共通端子4bに接続されることにより、フルブリッジ回路1aを形成している。   In FIG. 1, the inverter apparatus 1 has eight IGBTs 3a to 3h as semiconductor switching elements connected to eight arms 2a to 2h, respectively. In each arm 2a to 2h, 2a and 2b, 2c and 2d, 2e and 2f, 2g and 2h are connected in series, and one end of the arms 2a, 2c, 2e and 2g is connected to the common terminal 4a on the positive side of the DC power supply. The other ends of the arms 2b, 2d, 2f, and 2h are connected to the negative common terminal 4b of the DC power supply, thereby forming the full bridge circuit 1a.

また、アーム2aと2b及びアーム2cと2dの接続点には一方の出力端子5aが接続され、アーム2eと2f及びアーム2gと2hの接続点には他方の出力端子5bが接続されている。この一対の出力端子5a、5bには、トランス6の一次側コイルが接続され、このトランス6の二次側コイルにはCTや加熱コイル等の負荷7が接続されている。そして、前記共通端子4aと、IGBT3a、3cのドレイン間及びIGBT3e、3gのドレイン間には電流バランス手段8がそれぞれ設けられ、また、前記共通端子4bと、IGBT3b、3dのソース間及びIGBT3f、3hのソース間にも電流バランス手段8がそれぞれ設けられている。   One output terminal 5a is connected to the connection point between the arms 2a and 2b and the arms 2c and 2d, and the other output terminal 5b is connected to the connection point between the arms 2e and 2f and the arms 2g and 2h. A primary coil of the transformer 6 is connected to the pair of output terminals 5a and 5b, and a load 7 such as a CT or a heating coil is connected to the secondary coil of the transformer 6. Current balancing means 8 is provided between the common terminal 4a and the drains of the IGBTs 3a and 3c and between the drains of the IGBTs 3e and 3g, respectively, and between the common terminal 4b and the sources of the IGBTs 3b and 3d and IGBTs 3f and 3h. The current balance means 8 is also provided between the sources.

この電流バランス手段8は、図2に示すように、2つの貫通孔11、12を有するコア10と、このコア10の各貫通孔11、12に直列状態で挿通された一対の導体13、14からなる、所謂差動トランスで形成されている。前記コア10は、後述する如く形成された2つの貫通孔11、12の両端部に4個の開口11a、11b、12a、12bが形成されており、この各貫通孔11、12に一対の導体13、14が次のようにして挿通されている。   As shown in FIG. 2, the current balance means 8 includes a core 10 having two through holes 11 and 12, and a pair of conductors 13 and 14 inserted in series in the through holes 11 and 12 of the core 10. It is formed by what is called a differential transformer. The core 10 has four openings 11a, 11b, 12a, 12b formed at both ends of two through holes 11, 12 formed as described later, and a pair of conductors is formed in each of the through holes 11, 12. 13 and 14 are inserted as follows.

すなわち、導体13は、一方の貫通孔11の一方の開口11aから他方の開口11bに向けて挿通されて下方に屈曲され、さらに他方の貫通孔12の他方の開口12bから一方の開口12aに向けて挿通されてその端部が例えば下方に引き出されている。また、導体14は、一方の貫通孔11の他方の開口11bから一方の開口11aに向けて挿通されて下方に屈曲され、さらに他方の貫通孔12の一方の開口12aから他方の開口12bに向けて挿通されてその端部が例えば下方に引き出されている。そして、各導体13、14の下方への引出し部が、所定のIGBT3a〜3hの所定の端子に図示しない銅板等を介して接続されている。これにより、共通端子4a、4bから引き出される導体13と導体14がコア10の各貫通孔11、12内を逆方向に挿通されて、各貫通孔11、12内にバランス部8a、8bが形成されている。   That is, the conductor 13 is inserted from one opening 11a of one through-hole 11 toward the other opening 11b and bent downward, and further from the other opening 12b of the other through-hole 12 toward one opening 12a. For example, the end portion is drawn downward. Further, the conductor 14 is inserted from the other opening 11b of one through hole 11 toward the one opening 11a and bent downward, and further, from one opening 12a of the other through hole 12 to the other opening 12b. For example, the end portion is drawn downward. And the drawer | drawing-out part of each conductor 13 and 14 below is connected to the predetermined | prescribed terminal of predetermined | prescribed IGBT3a-3h via the copper plate etc. which are not shown in figure. Thereby, the conductor 13 and the conductor 14 drawn out from the common terminals 4a and 4b are inserted in the through holes 11 and 12 of the core 10 in the reverse direction, and the balance portions 8a and 8b are formed in the through holes 11 and 12, respectively. Has been.

図3は、この電流バランス手段8の具体的構成を示す正面図及び側面図である。図に示すように、電流バランス手段8のコア10は、E型コア10aの開口端部とI型コア10bとを接着剤で固着することにより一体化されて、2個の貫通孔11、12を有する如く形成されている。そして、このコア10の各開口11a、11b、12a、12bに直列状態で挿通される導体13と導体14は、一方の引出し部13a、14aと他方の引出し部13b、14bと一対のコア挿通部13c、14c及びコア挿通部13c、14c間を連結する連通部13d、14dを有し、各部を所定位置(例えば連結部13d、14dと一方のコア挿通部13c、14c間)で接続することにより略左右対称形状に形成されている。   FIG. 3 is a front view and a side view showing a specific configuration of the current balance means 8. As shown in the drawing, the core 10 of the current balance means 8 is integrated by fixing the opening end of the E-type core 10a and the I-type core 10b with an adhesive, and the two through holes 11, 12 are integrated. It is formed to have The conductor 13 and the conductor 14 inserted in series in the openings 11a, 11b, 12a, and 12b of the core 10 have one lead-out portion 13a and 14a, the other lead-out portion 13b and 14b, and a pair of core insertion portions. 13c, 14c and the core insertion parts 13c, 14c are connected to each other by connecting the parts 13d, 14d at predetermined positions (for example, between the connection parts 13d, 14d and one core insertion part 13c, 14c). It is formed in a substantially symmetrical shape.

そして、所定幅の平板状の各導体13、14がコア10の板厚方向に対して略直交する方向に配置されると共に、各導体13、14が各貫通孔11、12の幅方向にずれた状態で挿通配置され、各導体13、14のコア挿通部13c、14cが各貫通孔11、12内において平面状で対向配置されて前記2つのバランス部8a、8bが形成されている。この時、各貫通孔11、12内の導体13と導体14のコア挿通部13c、14cの配置位置関係は、幅方向の平面状に限らず、図3(b)の二点鎖線で示すように、上下方向に斜めにずらして、すなわち、導体13を各貫通孔11、12の斜め上方に配置し、導体14を各貫通孔11、12の斜め下方に配置するようにしても良い。また、前記導体13と導体14は、図3(b)に拡大して示すように、板厚が0.3〜1mm程度で幅が10〜20mm程度で、かつその表面が例えば絶縁塗料等の塗布や絶縁テープの巻回等により絶縁処理17された薄い銅板15を複数枚(図では4枚)積層することによって形成されている。   The flat conductors 13 and 14 having a predetermined width are arranged in a direction substantially orthogonal to the thickness direction of the core 10, and the conductors 13 and 14 are displaced in the width direction of the through holes 11 and 12. The core insertion portions 13c and 14c of the conductors 13 and 14 are arranged to face each other in a planar shape in the through holes 11 and 12, so that the two balance portions 8a and 8b are formed. At this time, the arrangement positional relationship between the core insertion portions 13c and 14c of the conductor 13 and the conductor 14 in each of the through holes 11 and 12 is not limited to the planar shape in the width direction, but is shown by a two-dot chain line in FIG. In addition, the conductor 13 may be arranged obliquely above and below the through holes 11 and 12 and the conductor 14 may be arranged obliquely below the through holes 11 and 12. The conductor 13 and the conductor 14 have a plate thickness of about 0.3 to 1 mm and a width of about 10 to 20 mm as shown in an enlarged view in FIG. It is formed by laminating a plurality (four in the figure) of thin copper plates 15 that have been subjected to an insulation treatment 17 by coating, winding of insulating tape, or the like.

なお、図1に示すIGBT3a〜3hのゲートには所定の発振回路(他励もしくは自励)等からなる図示しないドライブ回路が接続されており、このドライブ回路のドライブ信号(バイアス)によりIGBT3a〜3hがオン・オフして、出力端子5a、5b間に所定の高周波電流が得られるようになっている。また、例えばアーム2b、2d、2f、2hのソース側には、トランス式の電流検出器(図示せず)がそれぞれ接続され、各アーム2a〜2hに異常電流が流れた場合にこれを検出し、前記ドライブ回路を直ちに停止させてIGBT3a〜3hのオン・オフ動作を停止(電流供給を遮断)するようになっている。また、インバータ装置1の前記共通端子4a、4b間には、各アーム2a〜2hに所定の電荷(電力)を供給する電解コンデンサ21が接続されると共に、インバータ装置1の異常時等に電解コンデンサ21の電荷を放電させる抵抗22とダイオード23の直列回路が接続されている。   A drive circuit (not shown) composed of a predetermined oscillation circuit (external excitation or self-excitation) or the like is connected to the gates of the IGBTs 3a to 3h shown in FIG. 1, and the IGBTs 3a to 3h are driven by a drive signal (bias) of the drive circuit. Is turned on / off, and a predetermined high-frequency current is obtained between the output terminals 5a and 5b. Further, for example, a transformer type current detector (not shown) is connected to the source side of each of the arms 2b, 2d, 2f, and 2h, and this is detected when an abnormal current flows through each arm 2a to 2h. The drive circuit is immediately stopped to stop the on / off operation of the IGBTs 3a to 3h (cut off the current supply). An electrolytic capacitor 21 for supplying a predetermined charge (electric power) to the arms 2a to 2h is connected between the common terminals 4a and 4b of the inverter device 1, and an electrolytic capacitor is provided when the inverter device 1 is abnormal. A series circuit of a resistor 22 for discharging the electric charge 21 and a diode 23 is connected.

次に、前記電流バランス手段8を使用したインバータ装置1の動作について説明する。IGBT3a、3c及びIGBT3f、3hの各ゲ−トとソ−ス間に、前記ドライブ回路から所定のドライブ信号が印加されると、これらのIGBT3a、3c、3f、3hがオンし、直流電源の共通端子4aから、電流がアーム2a、2cを介して矢印イの如く流れてこれがトランスンス6の一次側コイル、アーム2f、2hを介して共通端子4bに流れる。   Next, the operation of the inverter device 1 using the current balance means 8 will be described. When a predetermined drive signal is applied between the gates and sources of the IGBTs 3a and 3c and the IGBTs 3f and 3h from the drive circuit, the IGBTs 3a, 3c, 3f and 3h are turned on, and a common DC power source is used. From the terminal 4a, a current flows through the arms 2a and 2c as shown by an arrow A, and this flows to the common terminal 4b through the primary coil of the transformer 6 and the arms 2f and 2h.

また、ドライブ信号により、IGBT3b、3d、3e、3gがオンすると、共通端子4aから、電流がアーム2e、2gを介して矢印ロの如く流れ、これがトランス6の一次側コイル、アーム2b、2dを介して共通端子4bに流れ、この電流の流れは、前記矢印イと逆方向となる。そして、IGBT3a、3c、3f、3hとIGBT3b、3d、3e、3gとを交互にオン・オフさせることにより、トランス6の一次側に逆方向の電流が交互に流れて、該トランス6の二次側に高周波の正弦波形が出力され、この高周波電流がCT等により大電流に変換されて加熱コイルに供給され、加熱コイルから発せられる磁束によってワークが例えば誘導加熱される。   Further, when the IGBTs 3b, 3d, 3e, and 3g are turned on by the drive signal, current flows from the common terminal 4a through the arms 2e and 2g as indicated by the arrow b, and this flows through the primary coil of the transformer 6, the arms 2b and 2d. The current flows in the opposite direction to the arrow A. Then, by alternately turning on and off the IGBTs 3a, 3c, 3f, and 3h and the IGBTs 3b, 3d, 3e, and 3g, a reverse current flows alternately on the primary side of the transformer 6, and the secondary of the transformer 6 A high-frequency sine waveform is output to the side, this high-frequency current is converted into a large current by CT or the like and supplied to the heating coil, and the work is induction-heated, for example, by the magnetic flux generated from the heating coil.

この時、インバータ装置1の各アーム2a〜2hを流れる電流は、電流バランス手段8によって略同一電流となるようにバランスされる。すなわち、直流電源のプラス側の共通端子4a及びマイナス側の共通端子4bと、各アーム2a〜2hのIGBT3a〜3h間に差動トランスからなる電流バランス手段8が直列状態で接続されていることから、例えばアーム2a、2cの各導体13、14に流れる電流値の大きさが相違する場合、大きな電流値が流れる導体13、14に対しては電流バランス手段8が電流の増大を抑制する抵抗として作用し、小さな電流が流れる導体13、14に対しては電流バランス手段8が電流を増大させる起電力を発生させる。   At this time, the currents flowing through the arms 2 a to 2 h of the inverter device 1 are balanced by the current balance means 8 so as to be substantially the same current. That is, the current balance means 8 comprising a differential transformer is connected in series between the plus common terminal 4a and minus common terminal 4b of the DC power source and the IGBTs 3a to 3h of the arms 2a to 2h. For example, when the magnitudes of the current values flowing through the conductors 13 and 14 of the arms 2a and 2c are different, the current balance means 8 serves as a resistor for suppressing an increase in current for the conductors 13 and 14 through which a large current value flows. The current balance means 8 generates an electromotive force that increases the current for the conductors 13 and 14 through which a small current flows.

そして、電流バランス手段8が上流側と下流側の2つのバランス部8a、8bを有することから、上流側のバランス部8aで十分にバランスできなかったアンバランス電流等が、下流側のバランス部8bでバランスされることになり、電流のアンバランスが確実に解消された状態となる。また、共通端子4aと共通端子4bにそれぞれ電流バランス手段8が接続されていることから、各電流バランス手段8により各アーム2aと2c、アーム2bと2d、アーム2eと2g、アーム2fと2hを流れる電流がそれぞれバランスされる状態となる。この時、導体13、14として積層された複数枚の銅板15が使用されることから、高周波電流が各銅板15の表層を流れる状態となり、所定電流容量の導体13、14が容易に得られると共に、フルブリッジのインバータ装置1の各アーム2a〜2h(各IGBT3a〜3h)を流れる電流値が略同一にバランスされて、特に高周波でハイパワータイプのインバータ装置1等に発生し易い、電流のアンバランスが効果的に解消される。   Since the current balance means 8 has the two balance portions 8a and 8b on the upstream side and the downstream side, the unbalanced current or the like that could not be sufficiently balanced by the balance portion 8a on the upstream side becomes the balance portion 8b on the downstream side. Therefore, the current unbalance is surely eliminated. Since the current balance means 8 is connected to the common terminal 4a and the common terminal 4b, the current balance means 8 allows the arms 2a and 2c, arms 2b and 2d, arms 2e and 2g, and arms 2f and 2h to be connected. The flowing currents are balanced. At this time, since a plurality of copper plates 15 laminated as the conductors 13 and 14 are used, a high-frequency current flows through the surface layer of each copper plate 15, and the conductors 13 and 14 having a predetermined current capacity can be easily obtained. The current values flowing through the arms 2a to 2h (the IGBTs 3a to 3h) of the full-bridge inverter device 1 are balanced to be substantially the same. Balance is effectively eliminated.

このように上記実施形態のインバータ装置1によれば、フルブリッジに接続されたアーム2a〜2hのうち、並列状態の1対のアーム2a〜2h(例えばアーム2aと2cあるいはアーム2eと2g等)のIGBT3a〜3hと、直流電源のプラス側の共通端子4a及びマイナス側の共通端子4b間に電流バランス手段8をそれぞれ設けているため、一対のアーム2a〜2hに流れる電流をバランスさせることができて、電流のアンバランス(過電流)による各IGBT3a〜3hの焼損等の破損を防止することができる。   As described above, according to the inverter device 1 of the above embodiment, among the arms 2a to 2h connected to the full bridge, a pair of arms 2a to 2h in parallel (for example, the arms 2a and 2c or the arms 2e and 2g). Current balance means 8 is provided between each of the IGBTs 3a to 3h and the positive common terminal 4a and the negative common terminal 4b of the DC power supply, so that the current flowing through the pair of arms 2a to 2h can be balanced. Thus, it is possible to prevent damage such as burning of the IGBTs 3a to 3h due to current imbalance (overcurrent).

特に、電流バランス手段8が、2つの貫通孔11、12と、この各貫通孔11、12に逆方向に挿通された一対の導体13、14によって、上流側と下流側の2つのバランス部8a、8bを有する如く形成されていることから、上流側のバランス部8aでバランスできなかったアンバランス電流を下流側のバランス部8bでバランスできて、高周波でハイパワータイプのインバータ装置1等に生じ易い電流のアンバランスを極めて高い精度でバランスすることができる。   In particular, the current balance means 8 includes two through-holes 11 and 12 and a pair of conductors 13 and 14 inserted through the through-holes 11 and 12 in opposite directions, so that two balance portions 8a on the upstream side and the downstream side are provided. 8b, the unbalanced current that could not be balanced by the upstream balance unit 8a can be balanced by the downstream balance unit 8b, resulting in a high-frequency high power inverter device 1 and the like. Easy current imbalance can be balanced with extremely high accuracy.

また、各導体13、14が所定幅の銅板15で形成され、この銅板15の所定位置を屈曲させることにより引出し部13a、13b、14a、14b、コア挿通部13c、14cと連結部13d、14d等で形成され、これらを所定位置で半田付けやロウ付けで接続することにより形成されているため、略同一形状の銅板15を使用して略対称形状の導体13と導体14の製造を簡単に行うことができる。特に、導体13と導体14が、積層された複数枚の薄い銅板15で形成されると共にその所定の表面が絶縁処理されているため、例えば銅板15の折り曲げが容易となって各導体13、14の製造を一層簡単かつ安価に行うことができる。   The conductors 13 and 14 are formed of a copper plate 15 having a predetermined width, and the lead portions 13a, 13b, 14a and 14b, the core insertion portions 13c and 14c, and the connecting portions 13d and 14d are formed by bending a predetermined position of the copper plate 15. Since these are formed by connecting them at predetermined positions by soldering or brazing, it is easy to manufacture the substantially symmetrical conductors 13 and 14 using the copper plates 15 having substantially the same shape. It can be carried out. In particular, since the conductor 13 and the conductor 14 are formed of a plurality of laminated thin copper plates 15 and a predetermined surface thereof is insulated, for example, the copper plate 15 can be easily bent, and each of the conductors 13, 14. Can be manufactured more easily and inexpensively.

また、導体13、14のコア挿通部13c、14cが挿通されるコア10が、E型コア10aとI型コア10bを接合することにより形成されているため、既存のコア10a、10bを使用して2つの貫通孔11、12を有するコア10を形成できて、コア10自体のコストの低減化を図ることができると共に、E型コア10aの開口を利用して各導体13、14のコア挿通部13c、14cを挿通した後にI型コア10bを接合する等、分割状態の導体13、14とコア10により、各導体13、14のコア10の各貫通孔11、12への挿通作業を簡単に行うことができる。   Further, since the core 10 through which the core insertion portions 13c and 14c of the conductors 13 and 14 are inserted is formed by joining the E-type core 10a and the I-type core 10b, the existing cores 10a and 10b are used. The core 10 having two through holes 11 and 12 can be formed, and the cost of the core 10 itself can be reduced, and the cores of the conductors 13 and 14 are inserted through the opening of the E-type core 10a. By inserting the I-type core 10b after inserting the portions 13c and 14c, the conductors 13 and 14 and the core 10 in the divided state can be easily inserted into the through holes 11 and 12 of the core 10 of the conductors 13 and 14, respectively. Can be done.

さらにまた、導体13、14として銅板の薄板15を複数枚積層して使用しているため、各銅板15の表層(表面)を流れる高周波電流により導体13、14全体の電流容量を十分に確保することができて、大電流の高周波電流にも的確に対応することができる。これらのことから、導体13、14の製造コストの低減化を図ることができると共に、組み付けコストやメンテナンスコストの低減化及びIGBT3a〜3hの破損防止による部品コストの低減化等が図れて、例えばハイパワータイプのインバータ装置1や加熱コイルが着脱可能で加熱コイルとのマッチング不良が発生し易いタイプのインバータ装置1であっても、安価で故障の少ない高性能な装置を容易に提供することが可能となる。   Furthermore, since a plurality of thin copper plates 15 are used as the conductors 13 and 14, the current capacity of the conductors 13 and 14 is sufficiently secured by the high-frequency current flowing through the surface layer (surface) of each copper plate 15. Therefore, it is possible to accurately cope with a high-frequency current of a large current. As a result, the manufacturing cost of the conductors 13 and 14 can be reduced, the assembly cost and the maintenance cost can be reduced, and the parts cost can be reduced by preventing damage to the IGBTs 3a to 3h. Even if the power type inverter device 1 or the heating coil is detachable and the type of the inverter device 1 is likely to cause a matching failure with the heating coil, it is possible to easily provide a high-performance device that is inexpensive and has few failures. It becomes.

さらに、例えばコア10に、図示しない巻線を巻回し、この巻線に誘起される電流を検出して電流バランス手段8に異常検出機能を兼用させるようにすれば、直流電源の共通端子4a、4b側に設けた電流バランス手段8により異常電流を素早く検出できて、IGBT3a〜3hの破損等を一層確実に防止できると共に、電流バランス手段8に異常電流の検出機能を兼用できて、コスト安価な異常検出装置を得ることができる。   Further, for example, if a winding (not shown) is wound around the core 10 and a current induced in the winding is detected so that the current balance means 8 also has an abnormality detection function, the DC power supply common terminal 4a, Abnormal current can be quickly detected by the current balance means 8 provided on the 4b side, damage to the IGBTs 3a to 3h can be more reliably prevented, and the current balance means 8 can also be used as an abnormal current detection function. An abnormality detection device can be obtained.

図4は、前記電流バランス手段8の変形例を示す図3と同様の正面図及び側面図である。以下、上記実施形態と同一部位には同一符号を付して説明する。この例の電流バランス手段8の特徴は、平板状の導体13と導体14がコア10の板厚方向と略平行となるように配置されている点にある。すなわち、各導体13、14のコア挿通部13c、14cが、コア10の各貫通孔11、12内で面状に所定の間隙を有して対向配置されており、この対向配置部分により前記バランス部8a、8bが形成されている。この変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる他に、各導体13、14のコア挿通部13c、14cを近接対向配置できて、差動トランスの結合係数を高め、バランス効率が一層高められる等の効果を奏することができる。   FIG. 4 is a front view and a side view similar to FIG. 3 showing a modification of the current balance means 8. Hereinafter, the same parts as those in the above embodiment will be described with the same reference numerals. The characteristic of the current balance means 8 in this example is that the flat conductor 13 and the conductor 14 are arranged so as to be substantially parallel to the thickness direction of the core 10. That is, the core insertion portions 13c and 14c of the conductors 13 and 14 are opposed to each other with a predetermined gap in a planar shape within the through holes 11 and 12 of the core 10, and the balance portion is provided by the opposed arrangement portions. Portions 8a and 8b are formed. In this modified example, in addition to the same effects as those of the above embodiment, the core insertion portions 13c and 14c of the conductors 13 and 14 can be arranged close to each other to increase the coupling coefficient of the differential transformer, thereby improving the balance efficiency. It is possible to achieve effects such as further improving

なお、上記実施形態においては、インバータ装置1が、8つのアーム2a〜2hを有する1つのフルブリッジ回路1aである場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばハーフブリッジのインバータ装置にも適用できるし、あるいはブリッジ回路1aを図1の二点鎖線で示すように、1a、1b・・と複数組並列接続したインバータ装置1にも適用できる。このフルブリッジ回路1a、1bを複数組並設する場合は、各フルブリッジ回路1a、1bの各アームに電流バランス手段8をそれぞれ設ければ良く、またこの場合、各フルブリッジ回路1a、1bの入力側に所定数の電流バランス手段を入力合成回路として設けたり、各フルブリッジ回路1a、1bの出力側に所定数の電流バランス手段8を出力合成回路として設けることもできる。   In addition, in the said embodiment, although the case where the inverter apparatus 1 was one full bridge circuit 1a which has eight arms 2a-2h was demonstrated, this invention is not limited to this, For example, a half bridge inverter apparatus It can also be applied to the inverter device 1 in which a plurality of bridge circuits 1a and 1a, 1b,... When a plurality of sets of the full bridge circuits 1a and 1b are arranged in parallel, the current balance means 8 may be provided in each arm of the full bridge circuits 1a and 1b. In this case, the full bridge circuits 1a and 1b It is also possible to provide a predetermined number of current balance means on the input side as an input synthesis circuit, or to provide a predetermined number of current balance means 8 on the output side of each full bridge circuit 1a, 1b as an output synthesis circuit.

また、上記実施形態においては、コア10に設けられる貫通孔11、12が2個、すなわち電流バランス手段8のバランス部8a、8bの数が2個である場合について説明したが、例えばコア10に3個以上の貫通孔(電流バランス手段8に3個以上のバランス部)を設ける構成としても良く、コア10に貫通孔を3個以上設ける場合、各貫通孔を直線状に配置したり円周状に配置する等、適宜の配置形態を採用することができる。さらに、本発明における、導体13、14としては、積層された銅板15に限らず、一枚ものの銅板でも良いし、電線等の導体を使用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the case where the number of the through-holes 11 and 12 provided in the core 10 is two, ie, the number of the balance parts 8a and 8b of the electric current balance means 8, is two, for example in the core 10 is demonstrated. It is good also as a structure which provides 3 or more through-holes (3 or more balance parts in the current balance means 8), and when providing 3 or more through-holes in the core 10, each through-hole is arrange | positioned linearly or a circumference | surroundings Appropriate arrangement forms such as arranging them in a shape can be adopted. Furthermore, the conductors 13 and 14 in the present invention are not limited to the laminated copper plates 15, but may be a single copper plate or a conductor such as an electric wire.

また、上記実施形態においては、コア10の貫通孔1、12の形状(開口形状)を方形状に形成したが、例えば図4(a)の二点鎖線で示すように円形に形成したり、楕円形で形成することもできるし、コア10自体もE型コア10aとI型コア10bの接合による一体化に限らず、例えば図4(a)に示すように、2つのE型コア10aを接合することにより形成することもできる。   Moreover, in the said embodiment, although the shape (opening shape) of the through-holes 1 and 12 of the core 10 was formed in square shape, for example, as shown by the dashed-two dotted line of FIG. The core 10 itself is not limited to the integration by joining the E-type core 10a and the I-type core 10b. For example, as shown in FIG. It can also be formed by bonding.

またさらに、上記実施形態においては、半導体スイッチング素子としてIGBT3a〜3hを使用したが、例えば通常のトランジスタ、サイリスタ、FET等のスイッチング機能を有する各種半導体を使用することができる。また、上記実施形態におけるインバータ装置1の回路例や銅板15(導体13、14)の形態等も一例であって、例えば各アーム2a〜2hのIGBT3a〜3hにダイオード、抵抗、コンデンサ、コイル等を直列接続したり並列接続して、IGBT3a〜3hの破損を防止する回路構成とする等、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the IGBTs 3a to 3h are used as semiconductor switching elements, but various semiconductors having a switching function such as normal transistors, thyristors, and FETs can be used. Moreover, the circuit example of the inverter apparatus 1 in the said embodiment, the form of the copper plate 15 (conductors 13 and 14), etc. are examples, for example, diode, resistance, a capacitor, a coil, etc. are added to IGBT3a-3h of each arm 2a-2h. The circuit configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention, such as a circuit configuration that prevents damage to the IGBTs 3a to 3h by connecting them in series or in parallel.

本発明は、ロウ付けや焼入れ、焼鈍し等の高周波誘導加熱装置用のインバータ装置以外に、電子レンジや誘導加熱(IH)調理器等の各種電磁調理器用、モータや電動機あるいは蛍光灯等の駆動回路用の各種インバータ装置にも適用することができる。   In addition to inverter devices for high-frequency induction heating devices such as brazing, quenching, and annealing, the present invention is used for various electromagnetic cookers such as microwave ovens and induction heating (IH) cookers, and for driving motors, electric motors, fluorescent lamps, etc. The present invention can also be applied to various inverter devices for circuits.

本発明に係わるインバータ装置の一実施形態を示す基本的回路図1 is a basic circuit diagram showing an embodiment of an inverter device according to the present invention. 同その電流バランス手段の回路図The circuit diagram of the current balance means 同電流バランス手段の正面図及び一部断面にした側面図Front view and partial cross-sectional side view of the current balance means 同電流バランス手段の変形例を示す図3と同様の正面図及び側面図Front view and side view similar to FIG. 3 showing a modification of the current balance means

符号の説明Explanation of symbols

1:インバータ装置、1a、1b:フルブリッジ回路、2a〜2h:アーム、3a〜3h:IGBT、4a、4b:共通端子、5a、5b:出力端子、6:トランス、7:負荷、8:電流バランス手段、8a、8b:バランス部、10:コア、10a:E型コア、10b:I型コア、11、12:貫通孔、11a、11b、12a、12b:開口、13、14:導体、13a、13b、14a、14b:引出し部、13c、14c:コア挿通部、13d、14d:連結部、15:銅板。   1: inverter device, 1a, 1b: full bridge circuit, 2a-2h: arm, 3a-3h: IGBT, 4a, 4b: common terminal, 5a, 5b: output terminal, 6: transformer, 7: load, 8: current Balance means, 8a, 8b: balance part, 10: core, 10a: E type core, 10b: I type core, 11, 12: through hole, 11a, 11b, 12a, 12b: opening, 13, 14: conductor, 13a , 13b, 14a, 14b: drawer portion, 13c, 14c: core insertion portion, 13d, 14d: connecting portion, 15: copper plate.

Claims (3)

半導体スイッチング素子を有する複数のアームをブリッジ接続して構成されると共に、共通端子と各半導体スイッチング素子との間に電流バランス手段が設けられた高周波加熱用インバータ装置であって、
前記電流バランス手段は、少なくと4つの開口を形成する複数の貫通孔を有するコアと、該コアの各貫通孔の一方の開口から他方の開口に向けて挿通されると共に各貫通孔間に直列状態で接続された一対の導体とを備え、前記一対の導体は、コアの各貫通孔部分において電流が逆方向に設定されていることを特徴とする高周波加熱用インバータ装置。
A high-frequency heating inverter device comprising a plurality of arms having semiconductor switching elements connected by bridges, and provided with current balancing means between the common terminal and each semiconductor switching element,
The current balancing means includes a core having a plurality of through holes forming at least four openings, and is inserted from one opening of each through hole of the core toward the other opening, and in series between the through holes. And a pair of conductors connected in a state, wherein the pair of conductors has a current set in the opposite direction in each through-hole portion of the core.
前記コアは、E型コアとI型コアもしくは一対のE型コアを接合することにより、2つの貫通孔を有することを特徴とする請求項1に記載の高周波加熱用インバータ装置。   2. The high frequency heating inverter device according to claim 1, wherein the core has two through holes by joining an E type core and an I type core or a pair of E type cores. 前記一対の導体は、複数枚の薄い銅板を積層することにより形成され、前記コアの貫通孔内で所定方向に対向配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の高周波加熱用インバータ装置。   3. The high-frequency heating device according to claim 1, wherein the pair of conductors are formed by laminating a plurality of thin copper plates, and are disposed to face each other in a predetermined direction in the through hole of the core. Inverter device.
JP2005352783A 2005-12-07 2005-12-07 High-frequency heating inverter apparatus Pending JP2007159297A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005352783A JP2007159297A (en) 2005-12-07 2005-12-07 High-frequency heating inverter apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005352783A JP2007159297A (en) 2005-12-07 2005-12-07 High-frequency heating inverter apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007159297A true JP2007159297A (en) 2007-06-21

Family

ID=38242933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005352783A Pending JP2007159297A (en) 2005-12-07 2005-12-07 High-frequency heating inverter apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007159297A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020004510A (en) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社サンプロシステム Transformer for high-frequency induction heating device
WO2021157207A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 オムロン株式会社 Semiconductor circuit

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5494638A (en) * 1978-01-10 1979-07-26 Mitsubishi Electric Corp Electric current balancer
JPH06113549A (en) * 1992-09-29 1994-04-22 Mitsubishi Electric Corp Parallel operation circuit for switching element and semiconductor module
JPH09149661A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Jeol Ltd Parallel inverter system and current balancer
JP2000260639A (en) * 1999-03-11 2000-09-22 Murata Mfg Co Ltd Coil device and switching power supply device
JP2000278957A (en) * 1999-03-25 2000-10-06 Miyaden Co Ltd Current type transistor inverter circuit
JP2003047241A (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching power supply apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5494638A (en) * 1978-01-10 1979-07-26 Mitsubishi Electric Corp Electric current balancer
JPH06113549A (en) * 1992-09-29 1994-04-22 Mitsubishi Electric Corp Parallel operation circuit for switching element and semiconductor module
JPH09149661A (en) * 1995-11-21 1997-06-06 Jeol Ltd Parallel inverter system and current balancer
JP2000260639A (en) * 1999-03-11 2000-09-22 Murata Mfg Co Ltd Coil device and switching power supply device
JP2000278957A (en) * 1999-03-25 2000-10-06 Miyaden Co Ltd Current type transistor inverter circuit
JP2003047241A (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Switching power supply apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020004510A (en) * 2018-06-25 2020-01-09 株式会社サンプロシステム Transformer for high-frequency induction heating device
JP7079970B2 (en) 2018-06-25 2022-06-03 株式会社サンプロシステム Transformer for high frequency induction heating device
WO2021157207A1 (en) * 2020-02-04 2021-08-12 オムロン株式会社 Semiconductor circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8964410B2 (en) Transformer with externally-mounted rectifying circuit board
JP2001085248A (en) Transformer
CN103348577A (en) Isolated switching power supply apparatus
JP6312945B1 (en) Planar transformer, laser diode drive power supply device and laser processing device
JP2009219175A (en) Power conversion apparatus
TWI282201B (en) Power converter
JP2018110477A (en) Device
TW201433072A (en) Power supply device
JP2009106036A (en) Inverter and refrigeration cycle device
WO2016027882A1 (en) Module, and power conversion device and motor in which module is used
JP2007159297A (en) High-frequency heating inverter apparatus
JP2009213214A (en) Power drive power supply
JPH073851B2 (en) Parallel connection of power transistors
CN116470357A (en) PCB busbar and motor controller
JP4497409B2 (en) Inverter device for high frequency heating
JP2008306867A (en) Power conversion equipment and method of connecting electrical part
JP2019088045A (en) DC smoothing circuit, inverter, and power supply device
US20220278624A1 (en) Dual active bridge converter cell with split energy transfer inductor for optimized current balancing in the medium frequency transformer (mft)
JP2021057407A (en) Electronic circuit device
JP2017028058A (en) Electronic circuit device
JPH10106849A (en) Water-cooled transformer
JP2006081284A (en) Parallel inverter device
CN216054211U (en) Parallel transformer
TWI807670B (en) Sandwich structure power supply module
JP4765662B2 (en) Inverter device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081020

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110506

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110516

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110901